《油气集输工程》某分子筛吸附脱水工艺设计——吸附工艺计算及吸附塔设计

1概述1.1设计要求原料气压力为4.5MPa，温度30℃，工艺流程要求脱水后含水量在1ppm以下（质），采用球形4A分子筛吸附脱水，已知4A分子筛的颗粒直径为3.2mm，堆密度为660kg/m3，吸附周期采用8小时。

其具体内容如下：1.绘制天然气脱水工艺流程图；2.确定工艺流程的主要工艺参数；3.对脱水系统中主要设备进行工艺计算，并确定主要设备的结构尺寸和型号。

4.确定流程中主要管线的规格（材质、壁厚、直径）。

5.编写工程设计书。

1.2设计范围分子筛吸附塔装置导热油换热单元过滤器再生气分离器连接管道排污放空系统安全阀，调压阀1.3设计原则1)贯彻国家建设基本方针政策，遵循国家和行业的各项技术标准、规范。

2)贯彻“安全、可靠”的指导思想，紧密结合上、下游工程，以保证中央处理厂安全、稳定地运行。

3)根据高效节能、安全生产的原则，采用先进实用的技术和自控手段，实行现代化的管理模式，实现工艺、技术成熟可靠、节省投资、方便生产。

4)充分考虑环境保护，节约能源。

1.4气质工况及处理规模气体处理规模：100×104 m3/d原料气压力：4.5MPa原料气温度：30 ℃脱水后含水量：≤1ppm天然气气质组成见表1-1。

表1-1天然气组成表（干基）组分H2 He N2 CO2 C1 C2mol% 0.097 0.052 0.55 0.026 94.595 3.305组分C3 iC4 nC4 iC5 nC5 C6+ mol% 0.73 0.121 0.156 0.056 0.052 0.2621.5分子筛脱水工艺流程1.5.1流程选择本装置所处理的湿净化气流量为100×104m3/d（20℃、101.325kPa标准状态下）。

对于这样规模较大的分子筛脱水装置，可以采用2个吸附塔或3个吸附塔两种方案（分别简称两塔方案、三塔方案）。

而相同工艺不同方案的操作情况与投资数据却完全不同，现将两塔方案、三塔方案的操作情况与投资情况进行比较，从而选择出最佳方案。

天然气分子筛脱水装置工艺设计
天然气是一种重要的能源资源，但天然气中常含有水分，因此需要进行脱水处理，以满足工业和家庭等各个领域的需求。

分子筛是一种高效的脱水材料，可以通过物理和化学吸附的方式将水分从天然气中去除。

首先，进料条件包括天然气的压力、温度和水分含量。

通常情况下，天然气的压力在2-20MPa范围内，温度在-40℃至60℃之间，水分含量在2-10%之间。

进料条件的不同会对分子筛脱水装置的工艺设计造成影响。

其次，分子筛的选择是关键的一步。

分子筛通常由硅铝酸盐等材料制成，具有微孔和介孔结构，能够较好地吸附水分。

根据天然气的进料条件和脱水要求，选择适合的分子筛类型和规格。

常用的分子筛有3A、4A和13X等。

然后，需要设置工艺参数，包括进料流量、操作压力和温度等。

进料流量要根据脱水效率和设备容量进行合理调整，不宜过大或过小。

操作压力和温度一般根据分子筛的吸附特性和天然气的进料条件来确定，以保证分子筛的脱水效果。

通常情况下，较高的操作压力和适当的操作温度有利于提高脱水效率。

最后，需要对产品质量进行控制。

天然气分子筛脱水装置的产品主要是去除水分后的天然气，需要确保产品的水分含量达到规定的标准。

可以通过监测出料气体的水分含量来实现产品质量的控制，可采用在线监测和定期抽样检测相结合的方式。

在天然气分子筛脱水装置工艺设计的过程中，还需要考虑以下几个方面：设备的选型和布置、安全措施的实施、操作和维护的规范等。

只有综
合考虑以上因素，才能设计出有效可靠的天然气脱水装置，提高天然气资源的利用率和产品质量，为社会和经济发展做出贡献。

天然气分子筛脱水装置吸附塔的壁厚计算及选型计算书 1.1 吸附塔壁厚计算根据吸附器设计压力及温度，吸附器材质选用16MnR(Q345R)。

根据分子筛床层高度初步估计计算圆筒有效高度为5.5m 。

设计压力P c =5MPa （略高于安全阀开启压力），设计温度T c =300℃根据JB731-2008《锅炉和压力容器用钢板》查得设计温度下材质的许用应力[]t σ=143MPa ，其密度为7850kg/m 3。

吸附塔壁有下列公式计算：[]21ctic C C P 2D P ++-φσ=δ(3.10)式中 δ——吸附塔的壁厚，mm ；P c ——设计压力，MPa ； D i ——吸附塔管内径，mm ；[]t σ——合金钢的最大许用应力，MPa ；φ——焊缝系数，无缝钢管取0.9，焊接钢管取0.8； C 1——钢板负偏差，取0.8mm ； C 2——吸附塔腐蚀裕量，取1mm 。

516000.8133.4921430.95δ⨯=++=⨯⨯-mm ，向上圆整后取34mm 。

1.2 分子筛吸附塔的壁厚校核分子筛吸附塔名义壁厚为34mm ，有效壁厚： δ=34-0.8-1=32.2mm 。

反算出吸附塔最大允许工作压力为：[]()()2232.21430.95.0732.21600ti P MPa D δσϕδ⨯⨯⨯===++1.3吸附塔封头、裙座选型计算分子筛吸附器为立式容器，筒体两焊缝间距离为4500 mm，两端采用标准椭圆封头，被支承在裙式支座上。

分子筛吸附器内盛装分子筛脱水填料，装填顺序为由下至上，4A条形分子筛装填厚度为2500 mm。

在分子筛的上部和下部均装有直径为20 mm的瓷球，厚度分别为200 mm。

在分子筛与瓷球之间设置两层10目/寸不锈钢丝网盘。

该盘为分体组装式，可以由人孔装入或拆除。

在分子筛的底部设置了支持格栅，该格栅有足够的通气面积和支持强度。

吸附器封头：根据《椭圆形封头》（JB/T 4737-95），吸附器内径为1600 mm时，选择封头性质如表3-1所示。

操作条件：120℃，0.3MP，150g 3A分子筛，填充密度600mg/ml，原料98w%乙醇，流量140g/h，产品99.9w%乙醇。

由物料衡算求得，吸收水分量：2.6627g/h床层高度：L=mρS =1500.6×π4×1.62.=124.4cm常压实际装填高度70cm原料气平均摩尔质量：M=44.7kg/kmol原料气流量：v=mRTMP =0.14×8.314×39344.7×300=0.0341m3h⁄气速：u=4vπD2=4×0.0341π×(16×10−3)2=4.71cm s⁄吸附带长度：Z a=uK pa v ∙N OF=4.714×4.6=5.4165cm吸附穿透容量：f(c)=q0(1−Z a2Z )=q0(1−5.41652×70)=0.96q0吸附热升温：Q=(C g v+C s w)T i=(0.58×10−3kcalg℃×140g+0.2kcalkg℃×0.15kg)T i= 2.6627×10−3kg×1000kcal kg解得：T i=24℃此温度下饱和蒸汽压：p1=3kp a原料气的绝对湿度：H=2*18/98*46.15=0.00796 H=18p o/45*(P-p o)，则水蒸气分压：p o=1.98kPa ∴吸附层相对湿度：φ=p o/p1=1.98/3=66%查等温吸附曲线，平衡吸附量：q0=则吸附穿透容量：f(c)=0.96q0穿透时间：T B=f(c)×0.152.6627×10−3=上面标颜色的地方都是存在疑问的地方：1，床层高度用堆积密度600mg/ml计算出来是124.4cm，实际装的时候不知道怎么只装了70cm。

2，吸附带长度计算，传质系数和传质单元数怎么计算，公式里参数的选取不是太懂，上面公式里用的是4A的。

\\1概述1.1设计要求原料气压力为 4.5MPa，温度 30℃，工艺流程要求脱水后含水量在 1ppm 以下（质），采用球形 4A 分子筛吸附脱水，已知 4A 分子筛的颗粒直径为 3.2mm，堆密度为660kg/m3，吸附周期采用 8 小时。

其具体内容如下：1.绘制天然气脱水工艺流程图；2.确定工艺流程的主要工艺参数；3.对脱水系统中主要设备进行工艺计算，并确定主要设备的结构尺寸和型号。

4.确定流程中主要管线的规格（材质、壁厚、直径）。

5.编写工程设计书。

1.2设计范围分子筛吸附塔装置导热油换热单元过滤器再生气分离器连接管道排污放空系统安全阀，调压阀1.3设计原则1)贯彻国家建设基本方针政策，遵循国家和行业的各项技术标准、规范。

2)贯彻“安全、可靠”的指导思想，紧密结合上、下游工程，以保证中央处理厂安全、稳定地运行。

3)根据高效节能、安全生产的原则，采用先进实用的技术和自控手段，实行现代化的管理模式，实现工艺、技术成熟可靠、节省投资、方便生产。

4)充分考虑环境保护，节约能源。

\\1.4 气质工况及处理规模气体处理规模： 100×104 m3/d原料气压力： 4.5 MPa原料气温度： 30 ℃脱水后含水量：≤1 ppm天然气气质组成见表1-1。

表 1-1 天然气组成表（干基）组分H2He N2CO2C1C2mol%0.0970.0520.550.02694.595 3.305组分C3iC4nC4iC5nC5C6+mol%0.730.1210.1560.0560.0520.2621.5 分子筛脱水工艺流程1.5.1 流程选择本装置所处理的湿净化气流量为100×104m3/d（20℃、101.325kPa标准状态下）。

对于这样规模较大的分子筛脱水装置，可以采用 2 个吸附塔或 3 个吸附塔两种方案（分别简称两塔方案、三塔方案）。

而相同工艺不同方案的操作情况与投资数据却完全不同，现将两塔方案、三塔方案的操作情况与投资情况进行比较，从而选择出最佳方案。

（工艺技术）天然气分子筛脱水装置工艺设计1.4气质工况及处理规模气体处理规模：100×104m3/d原料气压力：4.5MPa原料气温度：30℃脱水后含水量：≤1ppm天然气气质组成见表1-1。

表1-1天然气组成表（干基）1.5分子筛脱水工艺流程1.5.1流程选择本装置所处理的湿净化气流量为100×104m3/d（20℃、101.325kPa标准状态下）。

对于这样规模较大的分子筛脱水装置，可以采用2个吸附塔或3个吸附塔两种方案（分别简称两塔方案、三塔方案）。

而相同工艺不同方案的操作情况与投资数据却完全不同，现将两塔方案、三塔方案的操作情况与投资情况进行比较，从而选择出最佳方案。

在两塔流程中，一塔进行脱水操作，另一塔进行吸附剂的再生和冷却，然后切换操作。

在三塔或多塔流程中，切换的程序有所不同，通常三塔流程采用一塔吸附、一塔再生、一塔冷吹同时进行。

表1-2三塔方案（常规）时间分配表由表1-1可以看出，在三塔方案中，加热炉连续工作，并且冷吹再生时间长，期间的加热、冷却功率相对较小，三塔流程灵活性较高。

表1-3两塔方案（常规）时间分配表由表1-2可以看出，分子筛两塔脱水装置运行时，始终保持一塔处于吸附状态，另一塔处于再生状态。

因此，加热炉操作不连续，点火、停炉频繁，不利于装置的长周期正常、平稳运行，且会造成一定的热损失。

但两塔流程简单，其吸附时间增长，能耗大大降低。

两塔流程较三塔流程减少1座吸附塔，大大节约了设备采购费用。

由于设备数量的减少，操作维护费用也将大大降低。

同时，由于减少了设备、工艺管线的数量，实际上也相应削减了管线、设备穿孔泄露的风险，提高了安全可靠性。

且吸附、再生、冷却过程为密闭过程，对环境污染少。

两塔流程由装填有分子筛的两个塔组成,假设塔2在进行干燥,塔1在进行再生。

在再生期间,所有被吸附的物质通过加热而被脱吸,为该塔的下一个吸附周期作准备。

湿原料气一般经原料气过滤分离器,除去携带的液滴后自上而下地进入分子筛脱水塔(塔2),进行脱水吸附过程。

7.7.2 分子筛脱水工艺计算（1）工艺计算的基础数据分子筛脱水由吸附和再生两部分组成，吸附采用双塔流程，再生加热气和冷吹气采用干气，加热方式采用燃气管式加热炉加热。

其主要设备由分子筛吸附器、再生气加热炉、再生气冷却器、再生气分离器。

该部分主要计算分子筛吸附器尺寸，再生气加热炉、再生气冷却器、再生气水分离器设计计算归于其它部分。

选用4A 分子筛脱水，其特性如下：分子筛粒子类型：直径3.2 mm 球形分子筛的有效湿容量：8 kg （水）/100 kg （分子筛）分子筛堆积密度：700 kg/m 3分子筛比热：0.96 kJ/（kg·℃）瓷球比热：0.88 kJ/（kg·℃）操作周期为8小时，再生加热时间为4.5小时，再生冷却时间为3.2小时，操作切换时间为0.3小时。

加热炉进口温度为44.098 ℃，加热炉出口温度为275 ℃。

工艺计算主要的基础数据如下：原料气压力：3.5 MPa原料气温度：30 ℃床层温度：35 ℃天然气气体流量：10110 kg/h饱和含水量：3.60 kg/h天然气相对湿度：100%天然气在3.5MPa 、30℃下的密度：27.51 kg/m 3天然气在3.5MPa 、30℃时粘度：1.2210×10-2 cp再生加热气进吸附器的压力：1733.72 kPa再生加热气进吸附器的温度：260 ℃再生加热气出吸附器的温度：200 ℃再生气在1733.72 kPa 、260 ℃下的密度：6.72 kg/m 3干气温度：44.1 ℃干气压力：2033.72 kPa干气将床层冷却到：50 ℃干气在44.1℃、2033.72 kPa 的密度：13.77 kg/m 3再生气在260℃、1733.72 kPa 的热焓：-3776.58 kJ/kg再生气在115℃、1733.72 kPa 的热焓：-4167.3 kJ/kg再生气在275℃、1733.72 kPa 的热焓：-3731.98 kJ/kg干气在140℃、2033.72 kPa 的热焓：-4106.71 kJ/kg干气在44.1℃、2033.72 kPa 的热焓：-4338.85 kJ/kg干气在44.1℃、2033.72 kPa 下的低位热值：48381.32 kJ/kg（2）直径和高径比的计算原料气在3500kPa ，25℃下含水量为194.161=G kg/h （??）根据天然气脱水设计规范取操作周期为8=τ小时，总共脱水：552.1298194.16=⨯kg已知700=b ρkg/m 3，0032.0=p D m ，工况下 (3500 kPa 、30℃) ：13.28=g ρkg/m 3用式()5.0p g b D C G ρρ=计算，气体从上往下流则C 取0.28() ()()0.520.2870027.510.0032 4.1538/m G kg s =⨯⨯⨯=⋅0.50.544101100.933600 3.14 4.15m Q D mG π⨯⎛⎫⎛⎫=== ⎪ ⎪⨯⨯⎝⎭⎝⎭吸附床层直径计算：吸附床层直径取为1000 mm 。

天然气分子筛脱水装置工艺设计一、引言天然气作为清洁能源的重要组成部分，其开发和利用对于保障能源安全和改善环境质量具有重要意义。

然而，天然气中含有大量的水分，如果不及时去除，会对天然气的利用和储存造成很大的影响。

因此，设计一套高效的天然气脱水装置工艺对于提高天然气的质量和利用效率具有重要意义。

二、天然气脱水装置的工艺原理天然气中的水分主要以自由水和水蒸气的形式存在。

自由水主要存在于天然气中，水蒸气则主要存在于天然气中。

脱水装置的工艺原理主要是通过分子筛吸附和膜分离等方式去除天然气中的水分，从而提高天然气的质量。

分子筛是一种具有微孔结构的固体吸附剂，其孔径大小可以选择性地吸附分子。

在天然气脱水装置中，采用分子筛吸附的方式可以有效地去除天然气中的水分。

而膜分离则是利用膜的选择性透过性，将水分和天然气分离。

这两种方式结合使用可以更加有效地去除天然气中的水分。

三、天然气脱水装置的工艺设计1. 分子筛脱水工艺设计在天然气分子筛脱水装置中，需要考虑到天然气的流量、压力和水分含量等因素。

首先，需要选择合适的分子筛吸附剂，其孔径大小要能够选择性地吸附水分子。

其次，需要设计合适的吸附塔，以确保天然气在分子筛中充分接触，从而实现高效的脱水效果。

同时，需要考虑到分子筛的再生问题，以确保分子筛的持续使用。

2. 膜分离脱水工艺设计膜分离脱水工艺主要是通过膜的选择性透过性，将水分和天然气分离。

在设计膜分离脱水装置时，需要考虑到膜的材质、孔径大小、膜的结构和膜的压力等因素。

同时，需要考虑到膜的清洗和更换问题，以确保膜的长期稳定运行。

3. 工艺设计的综合考虑在天然气脱水装置的工艺设计中，需要综合考虑分子筛吸附和膜分离两种方式的优缺点，选择合适的工艺方案。

同时，还需要考虑到装置的运行成本、能耗、维护和管理等方面的因素，以确保装置的长期稳定运行。

四、结语天然气脱水装置的工艺设计是一个复杂的工程问题，需要综合考虑多种因素。

通过合理的工艺设计和装置运行管理，可以有效地提高天然气的质量，保障天然气的利用和储存安全。

小知识，天然气分子筛脱水工艺的流程简介流程的选择假设湿净化气流量为100×104m3/d（20℃、101.325kPa标准状态下）。

对于这样规模较大的分子筛脱水装置，可以采用2个吸附塔或3个吸附塔两种方案（分别简称两塔方案、三塔方案）。

而相同工艺不同方案的操作情况与投资数据却完全不同，现将两塔方案、三塔方案的操作情况与投资情况进行比较，从而选择出最佳方案。

在两塔流程中，一塔进行脱水操作，另一塔进行吸附剂的再生和冷却，然后切换操作。

在三塔或多塔流程中，切换的程序有所不同，通常三塔流程采用一塔吸附、一塔再生、一塔冷吹同时进行。

三塔方案（常规）时间分配表吸附器0～8h8～16h16～24h分子筛脱水塔A吸附加热冷却分子筛脱水塔B冷却吸附加热分子筛脱水塔C加热冷却吸附由表1-1可以看出，在三塔方案中，加热炉连续工作，并且冷吹再生时间长，期间的加热、冷却功率相对较小，三塔流程灵活性较高。

表1-2 两塔方案（常规）时间分配表吸附器0～8h8～16h分子筛脱水塔A吸附加热/冷却分子筛脱水塔B加热/冷却吸附由表1-2可以看出，分子筛两塔脱水装置运行时，始终保持一塔处于吸附状态，另一塔处于再生状态。

因此，加热炉操作不连续，点火、停炉频繁，不利于装置的长周期正常、平稳运行，且会造成一定的热损失。

但两塔流程简单，其吸附时间增长，能耗大大降低。

两塔流程较三塔流程减少1座吸附塔，大大节约了设备采购费用。

由于设备数量的减少，操作维护费用也将大大降低。

同时，由于减少了设备、工艺管线的数量，实际上也相应削减了管线、设备穿孔泄露的风险，提高了安全可靠性。

且吸附、再生、冷却过程为密闭过程，对环境污染少。

两塔流程由装填有分子筛的两个塔组成,假设塔2在进行干燥,塔1在进行再生。

在再生期间,所有被吸附的物质通过加热而被脱吸,为该塔的下一个吸附周期作准备。

湿原料气一般经原料气过滤分离器,除去携带的液滴后自上而下地进入分子筛脱水塔(塔2),进行脱水吸附过程。

分子筛两塔脱水工艺研究摘要：分子筛脱水是目前国内外应用较广泛，技术较成熟的脱水工艺。

脱水后干气含水量可低至10-6。

该法操作简单，占地面积小，对进料气的温度、压力和流量变化不敏感。

本文对生产中常用的分子筛两塔脱水工艺进行研究，主要包括分子筛选型，分子筛两塔脱水工艺，及时序控制过程等内容进行研究。

关键词：分子筛两塔脱水工艺1 分子筛介绍分子筛是一种人工合成的无机吸附剂。

它是具有骨架结构的碱金属或碱土金属的硅铝酸盐晶体，分子式为：M2/nO•Al2O3•xSiO2•yH2O。

根据分子筛晶体结构的内部特征不同，常用的分子筛可分为A型和X型两类。

其中，A型分子筛具有与沸石构造类似的结构物质，所有吸附均发生在晶体内部孔腔内，孔腔直径为0.4nm，由理论孔径为0.42nm的通道联接；X型分子筛能吸附所有能被A型分子筛吸附的分子，并且具有较高的容量。

13X型分子筛可吸附芳香烃这样的大分子。

各类分子筛的pH值约为10，在pH值5～12范围内是稳定的。

在处理酸性天然气时，若吸附液的pH值小于5，就应采用抗酸分子筛。

分子筛表面具有较强的局部电荷，因而对极性分子和不饱和分子有很高的亲和力，水是强极性分子，分子直径为0.27～0.31nm，比通常使用的分子筛孔径小，所以分子筛是干燥气体和液体的优良吸附剂。

其特点如下。

具有高效吸附特性。

分子筛在低水汽分压、高温、高气体线速度等苛刻的条件下仍然保持较高的湿容量。

这是因为分子筛的表面积大于一般吸附剂，可达700～900m2/g。

随着相对湿度进一步降低，分子筛的湿容量与其他干燥剂相比相对地提高，如图2.1-1所示。

因而分子筛用于天然气深度脱水时较其他吸附剂优越。

2 分子筛脱水装置及工艺设计2.1.关键工艺参数的选取1）吸附周期分子筛脱水塔吸附剂床层的吸附周期（脱水周期）应根据湿气中水含量、床层空塔流速和高径比（不应小于2.5）、再生能耗、吸附剂寿命等进行综合比较后确定。

对于两塔流程，分子筛脱水塔床层吸附周期一般设计为8～24h，通常取吸附周期8～12h。

天然气分子筛脱水装置工艺标准规范标准设计1 概述1.1 设计要求原料气压力为4.5MPa，温度30℃，工艺流程要求脱水后含水量在1ppm以下（质），采用球形4A分子筛吸附脱水，已知4A分子筛的颗粒直径为 3.2mm，堆密度为660kg/m3，吸附周期采用8小时。

其具体内容如下：1.绘制天然气脱水工艺流程图；2.确定工艺流程的主要工艺参数；3.对脱水系统中主要设备进行工艺计算，并确定主要设备的结构尺寸和型号。

4.确定流程中主要管线的规格（材质、壁厚、直径）。

5.编写工程设计书。

1.2 设计范围分子筛吸附塔装置导热油换热单元过滤器再生气分离器连接管道排污放空系统安全阀，调压阀1.3 设计原则1)贯彻国家建设基本方针政策，遵循国家和行业的各项技术标准、规范。

2)贯彻“安全、可靠”的指导思想，紧密结合上、下游工程，以保证中央处理厂安全、稳定地运行。

3)根据高效节能、安全生产的原则，采用先进实用的技术和自控手段，实行现代化的管理模式，实现工艺、技术成熟可靠、节省投资、方便生产。

4)充分考虑环境保护，节约能源。

1.4 气质工况及处理规模气体处理规模：100×104 m3/d原料气压力：4.5 MPa原料气温度：30 ℃脱水后含水量：≤1 ppm天然气气质组成见表1-1。

表1-1 天然气组成表（干基）1.5 分子筛脱水工艺流程1.5.1 流程选择本装置所处理的湿净化气流量为100×104m3/d（20℃、101.325kPa标准状态下）。

对于这样规模较大的分子筛脱水装置，可以采用2个吸附塔或3个吸附塔两种方案（分别简称两塔方案、三塔方案）。

而相同工艺不同方案的操作情况与投资数据却完全不同，现将两塔方案、三塔方案的操作情况与投资情况进行比较，从而选择出最佳方案。

在两塔流程中，一塔进行脱水操作，另一塔进行吸附剂的再生和冷却，然后切换操作。

在三塔或多塔流程中，切换的程序有所不同，通常三塔流程采用一塔吸附、一塔再生、一塔冷吹同时进行。

天然气处理厂分子筛脱水单元设计要点张正玲(大庆油田工程有限公司)11工艺流程简述来自断塞流捕集器的天然气经旋流分离器、粗过滤器简单分离后,经原料气高效聚结器、再生气高效聚结器精细过滤后,进分子筛脱水塔深度脱水。

分子筛脱水塔采用四塔并联操作,两塔操作,另两塔再生。

脱水后的天然气经粗过滤后,进入原料气粉尘过滤器,除去分子筛尘粒,为深度脱烃单元输送-50℃低露点原料气。

21技术重点(1)简单分离。

采用旋流分离器和80目的管道过滤器,对天然气进行简单分离,除去气体中携带的固体颗粒、凝液、游离水等杂质(粒径≤5μm),以减轻高效过滤的负荷,保证聚结器的吸附效率。

(2)精细过滤。

设置原料气高效聚结器、再生气高效聚结器,对天然气进行精细过滤,除去粒径≥1μm的尘埃等,以减轻分子筛的吸附负荷。

精细过滤设备选择由多层高密度网格材料形成的、兼备厚度型和褶皱型特点的聚结滤芯,考虑到不同大小的杂质在气流中表现出的不同特性(较大的颗粒呈直线运动,较小的颗粒做布朗运动),采用筛、挡和阻的方式,捕捉杂质微粒。

在气质恶化或长时间运行后,滤芯的压差会上升得很快,达到一定值时,就必须及时更换滤芯。

以66℃下破坏压差0124M Pa为例,更换压差以0115M Pa为宜。

在设备入口处设置隔离挡板,避免进入设备的气体接触到已分离出的液体,并减少液体被重新带入气体中的机会。

减少已分离液体的携带量是提高分离效率的有益补充。

(3)分子筛脱水。

分子筛的吸附和再生能力是整个脱水单元的关键。

而对于苛刻工况(315℃、1210MPa、易燃、易爆介质),优良的脱水塔强度设计与制造工艺、精良的仪表和程控水平才能轻松应对高温、高压、危险介质长期高效运行的挑战。

(4)气体净化。

运行一段时间后,分子筛出口气体中往往携带分子筛粉尘,可利用多滤芯的粉尘过滤器净化天然气。

气体从外表面进入滤芯,杂质被阻挡在滤体表面和内部,在滤芯表面形成一层均匀的滤饼,由于颗粒的架桥效应,而进一步提高了过滤精度。

1 概述1.1 设计要求原料气压力为4.5MPa，温度30℃，工艺流程要求脱水后含水量在1ppm以下（质），采用球形4A分子筛吸附脱水，已知4A分子筛的颗粒直径为 3.2mm，堆密度为660kg/m3，吸附周期采用8小时。

其具体内容如下：1.绘制天然气脱水工艺流程图；2.确定工艺流程的主要工艺参数；3.对脱水系统中主要设备进行工艺计算，并确定主要设备的结构尺寸和型号。

4.确定流程中主要管线的规格（材质、壁厚、直径）。

5.编写工程设计书。

1.2 设计范围分子筛吸附塔装置导热油换热单元过滤器再生气分离器连接管道排污放空系统安全阀，调压阀1.3 设计原则1)贯彻国家建设基本方针政策，遵循国家和行业的各项技术标准、规范。

2)贯彻“安全、可靠”的指导思想，紧密结合上、下游工程，以保证中央处理厂安全、稳定地运行。

3)根据高效节能、安全生产的原则，采用先进实用的技术和自控手段，实行现代化的管理模式，实现工艺、技术成熟可靠、节省投资、方便生产。

4)充分考虑环境保护，节约能源。

1.4 气质工况及处理规模气体处理规模：100×104 m3/d原料气压力：4.5 MPa原料气温度：30 ℃脱水后含水量：≤1 ppm天然气气质组成见表1-1。

表1-1 天然气组成表（干基）组分H2 He N2 CO2 C1 C2 mol% 0.097 0.052 0.55 0.026 94.595 3.305 组分C3 iC4 nC4 iC5 nC5 C6+ mol% 0.73 0.121 0.156 0.056 0.052 0.2621.5 分子筛脱水工艺流程1.5.1 流程选择本装置所处理的湿净化气流量为100×104m3/d（20℃、101.325kPa标准状态下）。

对于这样规模较大的分子筛脱水装置，可以采用2个吸附塔或3个吸附塔两种方案（分别简称两塔方案、三塔方案）。

而相同工艺不同方案的操作情况与投资数据却完全不同，现将两塔方案、三塔方案的操作情况与投资情况进行比较，从而选择出最佳方案。